DE10333796A1

DE10333796A1 - Shim plate positioning method for magnetic resonance scanner, involves using magnetoresistive magnet simulator at installation site and measuring local magnetic fields to determine the desired shim characteristics and positioning

Info

Publication number: DE10333796A1
Application number: DE2003133796
Authority: DE
Inventors: Georg Görtler; Rainer Kuth; Frank Supplieth
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2004-11-04

Abstract

A superconducting magnet simulator is positioned at the installation site and is momentarily stimulated by the magnetic field of the magnetic resonance (MR) scanner. Magnetic field probes measure the local field to determine the insulation characteristics and reaction on the magnet. From these measurements, the necessary shim characteristics and positioning can be planned. An independent claim is included for a device for carrying out the shim plate positioning method.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bewertung der Umgebungsbedingungen des Aufstellungsortes eines MR-Scanners zur Bestimmung der notwendigen Shimbleche sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The The present invention relates to a method of evaluation the environmental conditions of the location of an MR scanner Determination of the necessary shim plates and on a device to carry out this procedure.

MR-Magnete erzeugen auch in ihrer näheren Umgebung erhebliche magnetische Felder. Hierdurch kommt es zu einer bidirektionalen Wechselwirkung des Magneten mit der Umgebung. Dynamische Wechselwirkungen treten auf bei großen ferromagnetischen bewegten Objekten, so zum Beispiel Aufzügen, die in kurzer Entfernung am Magnet vorbeifahren. Solche Einflüsse auf das Magnetfeld im Inneren des Magneten werden zum Beispiel durch die EFI kompensiert, siehe EP 459268 und US 5329266 . Hinzu kommen statische Wechselwirkungen durch ortsfeste ferromagnetische Objekte in der Umgebung. Diese verändern auch das magnetische Feld im Inneren des MR-Magneten, insbesondere verringern sie dessen Homogenität. Statische und dynamische Einflüsse auf das Magnetfeld im Inneren des Magneten, auf das sogenannte Messvolumen, müssen durch Maßnahmen so stark kompensiert werden, dass sie keinen merklichen Einfluss auf die Bildqualität haben. Dabei sind alle solche Maßnahmen relativ billig, die im Werk vor der Auslieferung eingebracht werden können. Sehr teuer sind aber alle Maßnahmen in der Regel dann, wenn sie nach Installation beim Kunden oder sogar nach Inbetriebnahme erforderlich werden.MR magnets also generate considerable magnetic fields in their vicinity. This leads to a bidirectional interaction of the magnet with the environment. Dynamic interactions occur with large ferromagnetic moving objects, for example elevators that pass the magnet at a short distance. Such influences on the magnetic field inside the magnet are compensated for by the EFI, see EP 459268 and US 5329266 , There are also static interactions due to stationary ferromagnetic objects in the area. These also change the magnetic field inside the MR magnet, in particular they reduce its homogeneity. Static and dynamic influences on the magnetic field inside the magnet, on the so-called measurement volume, have to be compensated so strongly by measures that they have no noticeable influence on the image quality. All such measures are relatively cheap, which can be introduced in the factory before delivery. However, all measures are usually very expensive if they become necessary after installation at the customer's site or even after commissioning.

Es sind zwar bereits Verfahren bekannt, bei denen an einem oder mehreren möglichen künftigen Aufstellorten für einen MR-Scanner mit einer Magnetfeldsonde Schwankungen des lokalen Erdmagnetfeldes erfasst und bewertet werden und gegebenenfalls Maßnahmen zu später erforderlichen Kompensation eingeleitet werden können. Statische Effekte aufgrund von Eisen oder anderen ferromagnetischen Werkstoffen im Gebäude werden dabei allerdings nicht erfasst, sondern müssen erst nach Aufstellung des MR-Scanners durch Installation von Shimblechen oder durch zusätzliche Ströme (Shimströme) ausgeglichen werden. Dies ist aber ein sehr zeitaufwändiger Prozess und hat darüber hinaus den Nachteil, dass bei sehr großen Eisenmengen in der Umgebung der Shimbereich häufig nicht hinreichend ist. Damit sind auch bautechnische Maßnahmen nur ungenau planbar.It Methods are already known in which one or more potential future locations for one MR scanner with one Magnetic field probe fluctuations in the local earth's magnetic field are recorded and evaluated and, if necessary, measures to be required later Compensation can be initiated. Static effects due to of iron or other ferromagnetic materials in the building However, this is not recorded, but only after installation the MR scanner by installing shim plates or additional ones streams (Shim currents) be balanced. However, this is a very time-consuming process and has about it also the disadvantage that with very large amounts of iron in the area the shim area often is not sufficient. This also includes construction measures can only be planned inaccurately.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches statische Wechselwirkung mit der Umgebung zuverlässig vor der Abgabe eines Angebotes an den Kunden festzustellen gestattet.The The invention is therefore based on the object of specifying a method which static interaction with the environment reliably before Submission of an offer to the customer allowed to determine.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass am Aufstellort ein resistiver MR-Magnetsimulator aufgestellt und kurzzeitig auf das Magnetfeld des MR-Scanners hochgefahren wird und dass aus den mittels Magnetfeldsonden in der Umgebung gemessenen lokalen BO-Feldern das Abschirmverhalten und die Rückwirkungen auf den MR-Magneten bestimmt werden, aus denen eine entsprechende Raumplanung und/oder die notwendigen Shim-Maßnahmen ermittelt werden.to solution this task is provided according to the invention, that a resistive MR magnet simulator is set up at the installation site and briefly raised to the magnetic field of the MR scanner and that from those measured by means of magnetic field probes in the environment local BO fields the shielding behavior and the repercussions be determined on the MR magnet, from which a corresponding Spatial planning and / or the necessary shim measures can be determined.

Der erfindungsgemäß MR-Magnetsimulator erzeugt aufgrund seiner Bauform ein Magnetfeld, welches dem späteren MR-Magneten sehr nahe kommt. Dabei kann dieser MR-Simulator als billiger und leicht transportierbarer resistiver Magnet aufgebaut sein, wobei die das Magnetfeld erzeugenden Ströme nur kurzzeitig hochgefahren werden, sodass eine Überhitzung vermieden wird, während die gegebenenfalls in der Umgebung vorhandenen Eisenteile magnetisiert werden. Durch in der Umgebung aufgestellte Magnetfeldsensoren kann jeweils das lokale BO-Magnetfeld registriert und aus diesen gemessenen Magnetfeldern die Rückwirkungen aufgrund von ferromagnetischen Bauteilen in der Umgebung (Aufzüge, Bewehrungseisen od. dgl.) bestimmt werden.The generated MR magnetic simulator according to the invention due to its design, a magnetic field that the later MR magnet comes very close. This MR simulator can be considered cheaper and easily transportable resistive magnet, where the currents generating the magnetic field only started up for a short time be causing overheating is avoided while any iron parts present in the area are magnetized become. Due to magnetic field sensors installed in the area the local BO magnetic field registered and the repercussions from these measured magnetic fields due to ferromagnetic components in the area (elevators, reinforcing bars or the like.) Can be determined.

In Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass aus der gemessenen Feldverteilung anhand eines Finite Element Verfahrens in einem iterativen Prozess der erforderliche Shim für den Magneten berechnet wird, wobei dies vorzugsweise in der Weise ausgenutzt wird, dass der erforderliche Shim in Form von entsprechenden Shimblechen oder eingebauten Permanentmagneten bereits werksseitig in dem MR-Magneten eingebaut wird.In Embodiment of the invention can be provided that the measured field distribution using a finite element method the necessary shim for the magnet in an iterative process is calculated, this being preferably used in the manner is that the required shim in the form of appropriate shim plates or built-in permanent magnets already installed in the MR magnet at the factory becomes.

Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch die Möglichkeit, aus der ermittelten Feldverteilung einen Shim für den Raum zu berechnen und am Aufstellort des MR-Scanners bauseits entsprechende Shimbleche zu installieren. Eine Kombination beider Verfahren, nämlich der Shimung des MR-Magneten und des Aufstellraums gibt die Möglichkeit, praktisch alle denkbar auftretenden Probleme am Aufstellort wirklich vollständig zu kompensieren, da in ungünstigen Fällen eine Shimung des Magneten alleine anhand der großen ferromagnetischen Eisenmengen der Gebäudebewehrung manchmal gar nicht möglich wäre.Furthermore offers the inventive method also the possibility to calculate a shim for the room from the determined field distribution and at the installation site of the MR scanner to install appropriate shim plates. A combination of both Method, namely the shim of the MR magnet and the installation room gives the possibility practically all conceivable problems at the installation site really Completely to compensate because in unfavorable make a shiming of the magnet based solely on the large amount of ferromagnetic iron the building reinforcement sometimes not possible would.

Anstelle des Vorsehens einer Vielzahl von Magnetfeldsensoren kann in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der MR-Magnetsimulator mehrfach kurzzeitig hochgefahren wird und dass das äußere Streufeld mit einem mobilen BO-Messgerät bestimmt wird, wobei in allen Fällen vorteilhafter Weise eine automatische Synchronisation zwischen dem hochgefahrenen Simulations-Magnetfeld und der Streufeldmesswerterfassung erfolgen sollte.Instead of providing a large number of magnetic field sensors, it can be provided in an embodiment of the invention that the MR magnetic simulator is briefly ramped up several times and that the external stray field with a mobile BO measuring device advises is determined, in all cases an automatic synchronization between the run-up simulation magnetic field and the stray field measurement value acquisition should advantageously take place.

Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass der MR-Magnetsimulator als Entmagnetisierungsspule zur Beseitigung der Remanenz in den Stahlteilen des Gebäudes betrieben wird.Finally lies it also within the scope of the invention that the MR magnetic simulator as Demagnetizing coil to remove the remanence in the steel parts of the building is operated.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der MR-Magnetsimulator einen Luftspulenmagneten umfasst, der im Wesentlichen eine 1:1 Abbildung des supraleitenden MR-Magneten darstellt.to execution of the method according to the invention can according to one another feature of the present invention that the MR magnet simulator comprises an air coil magnet, which in the Basically a 1: 1 image of the superconducting MR magnet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dieses zeigt den Grundriss eines Aufstellraums für einen MR-Scanner, der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich der Wechselwirkung mit vorhandenen ferromagnetischen Bauteilen vermessen werden soll.Further Advantages, features and details of the invention result from the following description of an embodiment and based on the drawing. This shows the floor plan of a room for one MR scanner which uses the method according to the invention with regard the interaction with existing ferromagnetic components shall be.

Der im nicht genau rechteckigen Raum 1 am Aufstellort des MR-Scanners angeordnete MR-Magnetsimulators 2, vorzugsweise in Form eines einfachen Luftspulenmagneten, erzeugt innerhalb des Raums sowie auch außerhalb dieses Raums Magnetfelder, die mithilfe der verteilt angeordneten Magnetfeldsonden 3 gemessen werden. Die außerhalb des Raums angeordneten Magnetfeldsonden sollen dabei herausfinden, ob der vorhandene Baustahl bereits eine hinreichende Schirmung nach außen liefert, oder ob die Einbringung zusätzlichen Stahls zur Schirmung der öffentlich zugänglichen Flächen erforderlich ist. Zusätzlich wird das Streufeld innerhalb der Kabine an verschiedenen Orten gemessen. Daraus kann errechnet werden, ob mit den Standardtechniken ein Shim überhaupt möglich ist und optional welcher Shim erforderlich ist, sodass dieser bereits in der Fabrik installiert werden kann. Sollte eine solche vollständige, also optimale Shimung des Magneten nicht möglich sein, so können entsprechende bauseitige Maßnahmen noch vorgesehen werden, die zusätzlich zur Shimung des Magneten dann tatsächlich alle Probleme beseitigen. Solche gegebenenfalls notwendigen zusätzlichen bauseitigen Maßnahmen sind natürlich praktisch nicht mehr durchführbar, wenn man wie bisher beim Stand der Technik erst den MR-Scanner aufstellt und dann bei Messungen feststellt, welche Shimmaßnahmen erforderlich wären. Selbst wenn die Shimung des Magneten durch Einstecken entsprechender Shimbleche in hierfür vorgesehene Kanäle des MR-Magneten noch möglich ist, so sind diese nachträglichen Maßnahmen zur Shimung eines MR-Scanners am Aufstellort um ein Mehrfaches teuerer, als der werkseitige Einbau der durch das erfindungsgemäße Vermessen des Aufstellorts mithilfe eines MR-Magnetsimulators ermöglicht wird.The one in the not exactly rectangular room 1 MR magnetic simulator arranged at the installation site of the MR scanner 2 , preferably in the form of a simple air coil magnet, generates magnetic fields inside and outside this space, using the distributed magnetic field probes 3 be measured. The magnetic field probes arranged outside the room are intended to find out whether the existing structural steel already provides sufficient shielding to the outside or whether additional steel is required to shield the publicly accessible areas. In addition, the stray field inside the cabin is measured at different locations. From this it can be calculated whether a shim is even possible with the standard techniques and optionally which shim is required so that it can already be installed in the factory. If such a complete, that is to say optimal, shiming of the magnet is not possible, appropriate on-site measures can be provided which then actually eliminate all problems in addition to shiming the magnet. Such additional measures on site, which may be necessary, are of course practically no longer feasible if, as in the prior art, the MR scanner is first set up and then measurements are used to determine which shimming measures would be required. Even if the shiming of the magnet is still possible by inserting the corresponding shim plates into the channels of the MR magnet provided for this purpose, these subsequent measures for shiming an MR scanner at the installation site are several times more expensive than the factory installation by measuring the Installation location is made possible using an MR magnetic simulator.

Claims

Method for evaluating the environmental conditions at the installation site of an MR scanner to determine the necessary shim plates, characterized in that a resistive MR magnetic simulator is set up at the installation site and briefly raised to the magnetic field of the MR scanner and that from the magnetic field probes in the environment measured local BO fields, the shielding behavior and the repercussions on the MR magnet are determined, from which a corresponding spatial planning and / or the necessary shim measures are determined.

A method according to claim 1, characterized in that from the measured field distribution using a finite element Procedure in an iterative process of the required shim for the MR magnet is calculated.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the required shim in the form of corresponding shim plates or permanent magnets already installed in the MR magnets at the factory becomes.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that from the determined field distribution a shim for the room calculated and on-site shim plates on site of the MR scanner be installed.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the MR magnetic simulator is ramped up briefly several times and the outer stray field with a mobile BO measuring device determined becomes.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized through automatic synchronization between the booted up Simulation magnetic field and the stray field measurement.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the MR magnetic simulator as a demagnetizing coil to eliminate the remanence in the Steel parts of the building is operated.

Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the MR magnet simulator comprises an air coil magnet, which is essentially a 1: 1 image of the superconducting MR magnet represents ten.

Apparatus according to claim 8, characterized in that a Marx generator for energizing the MR magnetic simulator is used.

Device according to claim 8 or 9, characterized in that that the Marx generator is operated with avalanche transistors.

Device according to claim 9 or 10, characterized in that that the energy for the Marx generator is provided with ultracap condensation.